Злосчастному доктору Курту Дибнеру пришлось перебраться в армейский исследовательский центр в Готтов, где уже готовились приступить к экспериментам на собственном атомном реакторе. В этом центре занимались в основном проведением экспериментов с взрывчатыми веществами. Центр был полностью укомплектован персоналом, оснащен прекрасным оборудованием и специальными углублениями для проведения взрывов. Между учеными группы Гейзенберга и их военными коллегами шла непрекращающаяся необъявленная война. И те и другие подвергались постоянным насмешкам тех, кто пытался покончить с царившей в германской науке неразберихой. Так, в меморандумах, отправленных в адрес Геринга и хранившихся в специальных папках, доктор Дибнер характеризовался как «человек, не имевший даже законченного технического образования и пытающийся спасти лицо постоянным цитированием секретных директив». В свою очередь, и Гейзенберг подвергался постоянным нападкам как «главный теоретик, который даже в 1942 году все еще восхваляет датского полуеврея Нильса Бора как величайшего гения».
То, что доктор Курт Дибнер не был великим теоретиком и, конечно, не являлся ученым масштаба Гейзенберга, очевидно. Но он был хорошим экспериментатором и обладал прекрасно развитым чувством здравого смысла. Обеспокоенный тем, что работы над атомной программой идут слишком медленно, он решил приступить к собственным экспериментам в Готтове, о которых не собирался ставить в известность Гейзенберга. Теоретики доказали, что лучшей геометрией реактора является поочередное размещение в нем урана и замедлителя. Дибнер учел этот факт, а также то, что эта теория подтвердилась экспериментами с реактором «L–IV» в Лейпциге. Он решил пойти еще дальше и разнести уровни урана и замедлителя не в одной, а сразу в трех плоскостях, то есть сделать распределение уран – замедлитель объемным. По его замыслу, уран должен был быть окружен слоями замедлителя со всех сторон, а это предполагало использование урана не в пластинах, а в кубиках. Это решение было одним из важнейших, принятых в рамках германского уранового проекта.
Летом 1941 года в распоряжении военных находилось огромное количество оксида урана, и за неимением металлического урана Дибнер решил в своем реакторе, построенном летом 1942 года, использовать оксид урана и твердый парафин в качестве замедлителя. Для размещения реактора в Готтове была построена специальная бронированная лаборатория. Внутри ее установили алюминиевый цилиндр, где могли свободно работать сразу несколько человек. Дибнер и его группа пользовались той же защитной одеждой, что и их коллеги в «Вирус-Хаусе». Для контроля полученной дозы облучения у сотрудников лаборатории периодически брали анализы крови. Используя собственный оригинальный метод, ученые построили в реакторе что-то похожее на пчелиные соты; внутри этих ячеек разместили порошок оксида урана (компания «Auer» не смогла произвести достаточного количества этого материала в брикетах). На строительство каждого из девятнадцати уровней реактора уходило по одному дню. Когда строительство «сот» было, наконец, завершено, они состояли из 6802 кубов оксида урана общим весом около 25 тонн, размещенных внутри 4,4 тонны парафина. Каждый куб отделял от соседнего двухсантиметровый слой парафина, выполнявшего функцию замедлителя. Алюминиевый цилиндр был помещен в бетонную реакторную яму, заполненную водой. В реакторе просверлили несколько отверстий для источника нейтронов и различных измерительных приборов.
Результат первого эксперимента на реакторе в Готтове был отрицательным в том смысле, что не удалось добиться увеличения числа нейтронов при применении в качестве топлива оксида урана, а в качестве замедлителя парафина. Однако этот эксперимент продемонстрировал явные преимущества применения кубов урана, а не пластин, как это делалось прежде. В конце ноября 1942 года первый секретный научный отчет группы из Готтова был направлен в управление вооружений.
Одновременно с тем, как в Готтове проходил этот важный эксперимент, в «Вирус-Хаусе» в Берлине испытывали реакторы с применением металлического урана и твердого парафина. В ходе трех экспериментов число уровней урана варьировало от девятнадцати до двенадцати и далее до семи; при этом соответственно изменялась и толщина слоев. С каждым новым экспериментом результат был хуже предыдущего. При этом ни в одном из экспериментов не удалось достичь результатов опыта в Лейпциге с реактором, работавшим на тяжелой воде.
В большой подземной лаборатории, размещенной в построенном в Далеме бункере, немцы планировали провести самый крупный эксперимент с использованием полутора тонн тяжелой воды и трех тонн урана в металлических пластинах. Гейзенберг считал важным вновь вернуться к проблеме температурной стабильности в реакторе. По его расчетам, новый реактор должен был позволить ученым вплотную приблизиться к «критической точке», хотя речь пока еще не шла о достижении цепной реакции. Он продолжал считать, что после того, как температура в реакторе достигнет некоторой величины, он сам по себе придет к режиму равновесия. Кроме того, как справедливо полагал Гейзенберг, даже в таком реакторе, работающем в «запланированном режиме», все-таки существовал риск, что произойдет взрывная реакция деления ядер всей массы урана. Это, в свою очередь, ставило перед немецкими учеными еще одну сложную проблему: простые вычисления демонстрировали, что в случае выхода цепной реакции из-под контроля реакция расщепления всего урана в реакторе произойдет менее чем за одну пятую долю секунды. Могли ли немецкие физики, которые рассчитывали на применение в этом случае кадмиевых пластин, полагаться на то, что в их распоряжении будет время, чтобы успеть воспользоваться ими?
СУБКРИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР «B-III» В «ВИРУС-ХАУСЕ» В БЕРЛИНЕ
В алюминиевой сфере поочередно размещены слои металлического урана и твердого парафина, использованного как замедлитель. Источник нейтронов помещался в середину реактора через «дымоход». Измерения интенсивности излучения нейтронов проводились под различными углами к «экватору» реактора. Конструкция на время проведения экспериментов размещалась в емкости с водой, которая применялась в качестве отражателя нейтронов
Сам эксперимент планировали провести после завершения работ по строительству подземной лаборатории, однако все понимали, что было необходимо решить еще целый ряд технических проблем для того, чтобы обеспечить безопасность института. В это время профессор Боте и профессор Иенсен в Гейдельберге рассчитали, что минимальный радиус реактора, работающего на уране и тяжелой воде, при условии использования в качестве отражателя воды и графита составит 166 сантиметров. Теперь было необходимо решить более сложные технические проблемы, которые могли возникнуть при работе уранового реактора. В. Фриц и Э. Юсти работали над отводом тепла и энергии, генерируемой в таком реакторе. Кроме того, необходимо было устранить коррозию урана под воздействием воды, а эту проблему, как показал печальный опыт Гейзенберга и Допеля в Лейпциге, было решить крайне сложно. Ее обсуждение в ходе ряда научных конференций так и не помогло найти нужное решение. От покрытия уранового топлива слоем золота пришлось отказаться сразу же, поскольку золото обладает высокой способностью поглощения нейтронов. Ученые решили, что уран необходимо покрыть слоем никеля или хрома при условии, что никелирование или хромирование будет выполнено равномерным и достаточно глубоким слоем. Поднимался даже вопрос о замене тяжелой воды на другой замедлитель. Впрочем, от этого предложения сразу же отказались. Можно было попробовать использовать тяжелый парафин, то есть парафин, в котором атомы водорода заменены на дейтерий. Но в этом случае каждая полученная в процессе деления уранового ядра альфа-частица разрушит до 100 тысяч молекул парафина. «Таким образом, – говорилось в резолюции, принятой на состоявшейся в конце лета в Берлине научной конференции с участием Воте, фон Вайцзеккера, Вирца, Гартека и других ученых, – придется отказаться от использования в реакторе тяжелого парафина. Единственным источником дейтерия остается тяжелая вода». Возможность «консервирования» уранового топлива в оболочку из металлов с низкими поглощающими и коррозийными свойствами просто не пришла немецким ученым в голову. По этому пути пошли их коллеги в США, используя в качестве замедлителя графит, а не тяжелую воду. 2 декабря 1942 года генерал Л. Гровс получил из Чикаго историческое известие: «Итальянский мореплаватель (то есть Ферми) только что прибыл в Новый Свет. Аборигены настроены дружелюбно». Это значило, что в ходе эксперимента на реакторе, в котором в качестве замедлителя использовалось 350 тонн чистого графита, а в качестве топлива – 5,6 тонны урана и 36,6 тонны оксида урана, удалось добиться критической реакции. Эксперимент проводился на поле для гольфа, расположенном под трибуной стадиона Чикагского университета. Спустя еще двенадцать дней были разработаны первые проекты возведения в городе Ханфорд предприятия по производству плутония. Для этого было необходимо построить четыре реактора с водяным охлаждением (в том числе один резервный), расположенных на расстоянии примерно двух километров друг от друга. Кроме того, нужно было возвести два химических цеха для выделения из облученного уранового топлива плутония. Вокруг каждого из цехов предполагалось иметь восьмикилометровую зону безопасности. Каждый из урановых реакторов должен был работать в течение трех месяцев, после чего закрывался на месяц для удаления радиоактивных шлаков и загрузки нового топлива. Радиоактивные шлаки предполагалось транспортировать в специальных железнодорожных вагонах в районы хранения, где они должны были помещаться в емкости с водой до тех пор, пока уровень приобретенной в процессе извлечения плутония радиоактивности в них не снизится до допустимого предела. Американцы составляли эти проекты, даже еще толком не зная, сколько именно плутония понадобится для создания бомбы.
